皮托靜壓管制造技術

本發明專利技術涉及一種皮托靜壓管，包括三組確定總壓、靜壓和迎角的孔（２、５、６、１０），一個軸向對稱體（１）和用于連接到設在它們之間的氣動通道和電熱元件的支柱（４）。為減小皮托靜壓管的氣動阻力和防冰系統加熱所需的功率，將測量靜壓用的孔（１０）設在支柱（４）上游的板（８）上。此布置還附加地簡化了設計以及減輕設計重量。（*該技術在2019年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及確定飛行器的飛行參數或其他處理液體和氣體流動的科技領域。飛行參數的測量在飛行器(FV)的航空力學和空氣動力學中是最重要的問題之一。目前采用皮托靜壓管(PST)測量飛行參數(流動參數)，它們往往直接裝在飛機的機身上或其他某些飛行器的機體上，以及它的實際測量接近二維流動的當地流動參數。通常，有些測量當地流動參數的PST裝在飛行器上。真正的飛行參數以在先的標定為基礎確定。由WO94/02858已知一種皮托靜壓管。已知的PST安裝在FV的機體或機身上并有一圓柱形管，圓柱管裝在一有彎曲的前緣及后緣的支柱上，當從支柱的基底起向管子接近時前緣和后緣匯合。支柱的前緣可以是圓形的。皮托靜壓管在管的前緣內有感受總壓的孔，而感受靜壓的孔在離管前緣的一定距離處。此皮托靜壓管有一防止結冰的加熱器。但此PST不能應用于確定迎角，因為PST沒有用于感受可借助它們測量迎角的壓力的孔。嚴格地說，由94/02858可知，此皮托靜壓管并非設計用于這些目的。此外，在測視圖中看支柱，由于置入此皮托靜壓管導致劇烈地增加支柱橫截面型面的相對厚度，而與此同時保持為構成空氣通道和用于加熱器所需的內部容積不變。在高亞音速(馬赫數M=0.8-0.9)的情況下，這導致提前發生局部激波以及劇烈增加這種皮托靜壓管的激波阻力。由RU2000561已知另一種裝置用于確定總壓Po、靜壓Ps并因而也確定馬赫數M、以及確定迎角α。該裝置設計成前部成夾角的板狀體，它的上表面垂直于旋轉軸線并設有測量靜壓的孔。在板后部的上表面中設一有直的前緣的半翼，前緣垂直于板的上表面以及在其端部設一總壓探頭。測量迎角的孔設在半翼直的前緣上。測量靜壓的孔、總壓探頭以及測量迎角的孔借助相應的空氣通道與壓力轉換器連接。此裝置還配置一機體角位移變換器。測量靜壓的孔可以設在一個與板的上表面齊平的不旋轉的盤上。實際上，在此裝置內部組合了氣動-角變換器和皮托靜壓管的功能。所述的裝置有一些缺點。首先，設計復雜，這主要是由于裝置旋轉引起的。因此，它必須配備摩擦系數非常小的軸承，這是裝置的靜態和動態平衡所必需的。此外，必須配備機體的角位移變換器。實際上從第一個缺點引發的此第二個缺點增加了設計的重量。此裝置還有一個缺點在于，由于它的設計特點，它不可能借助于不旋轉的空氣通道將總壓傳送給飛行器的機身，不同的用戶，但往往存在這種需要。將壓力從裝置的旋轉部分傳送給不旋轉的部分需要采用特殊的密封裝置，從而導致設計的復雜化，增加其重量，增大摩擦力矩，因而導致增大這種裝置起動工作時的最小速率值。US4378696說明了一種機身的PST，用于確定飛行(流動)參數迎角α、總壓PO和靜壓Ps并因而馬赫數M，它是一個細長的包括一圓錐形或卵形頭部的軸向對稱體，在那里設有感受總壓的孔，此頭部匯入一圓柱體，圓柱體表面設感受靜壓的孔。此外，此圓柱形表面匯入一錐形表面，在錐形表面上設感受壓力的孔，根據此壓力確定迎角，之后，再次匯入一圓柱形表面。為了固定在FV的機身上或機體上，此皮托靜壓管有一支柱，它的橫截面有一種帶銳的前緣的透鏡狀型面。此已知PST的缺點有-增大了軸向對稱體的總尺寸；-設計復雜；-增大了氣動阻力；-增大了防冰系統所需要的加熱功率；-設在錐形部分(以及打算角來確定α)的孔中的壓力測量就迎角而論靈敏度低，從而導致在確定迎角時大的誤差；以及-增加了設計重量。造成這些缺點的原因如下1．此PST有一個大的軸向對稱體中間截面。在這里，中間截面大的尺寸是由兩個情況造成的。首先，軸向對稱體的圓柱形部分匯入錐形部分，在錐形部分上設有感受用于確定迎角的壓力的孔。為了根據迎角提高借助于這些孔感受壓力的靈敏度，錐角必須足夠大，這就導致必須顯著增加在該錐形部分下游軸向對稱體的直徑。第二個情況在于，雖然借助于它們確定總壓、靜壓和迎角的壓力的測量孔分散在所描述的結構內，但它們仍全都處于同一個軸向對稱體上。在其內部必須布設從所有已指出的孔組出發的空氣通道以及還有防冰系統的管式電熱器(TEHS)。空氣通道和TEHs的直徑不能小于某個最小值，此最小值對于空氣通道取決于流體動力學滯后量，而對于TEHs則取決于熱通量密度和加熱器表面溫度的最大值。其結果是高的設計飽和度，換句話說導致PST軸向對稱體設計的高度復雜性。所說明的這些情況均使中間截面的面積增大，并因而增加設計重量、氣動阻力以及防冰系統的功率。還須指出，從圓柱部分過渡到錐形部分，然后再過渡到圓柱部分，會導致錐形部分的下游流動分離和提早出現(按照馬赫數)局部激波。這些又必然使氣動阻力增大。此外，軸向對稱體直徑增大以及它與支柱連接的部分非最佳的形狀，也會在支柱透鏡狀氣動型面最大厚度輪廓下游，在PST軸向對稱體收縮的尾部的連接區內，產生不利的氣動干擾(流動分離和提早出現激波)。這同樣會使這種PST的氣動阻力有某些增加。2．軸向對稱體的長度大。這是由于全部三組孔都設在軸向對稱體上用于測量總壓、靜壓和迎角。在這種情況下，用于測量靜壓的孔必須處在離支柱足夠遠的地方，使靜壓的測量是準確的(無需引入修正)和實際上可不考慮來自支柱的超壓。這就導致顯著增加軸向對稱體的長度。眾所周知，飛行器上結冰首先發生在毗鄰氣流減速的區域內。(例如參見Bragg M.B.,Grigoreh G.M.,Lee J.D. AirfoilAerodynamic in Icing Conditions.J.Aircraft,vol.23,N1,1986)。在PST的軸向對稱體上，這一區域是前緣區；以及，在迎角不等于零的情況下，這一區域還在PST軸向對稱體迎風部分上氣流伸展線附近。因此，相當粗大的管式電熱器設在這種細長的軸向對稱體內部沿其全長。這導致顯著增大加熱所需的功率，以及還附加地增加設計重量，因為TEHs相當重。還應指出，在PST軸向對稱體上存在的錐形部分會導致在位于前部的圓柱部分上產生附加的超壓效應，在那里設有測量靜壓的孔。其結果是，為了精確地確定(無需引入修正)靜壓，要求將感受靜壓的孔定位在離此錐形部分足夠遠的地方。這就有必要進一步增加軸向對稱體的長度，從而也在一定程度上附加地增大設計重量，以及需要更大的功率用于電加熱防冰系統。3．布設在PST支柱的里面用以防止支柱前緣結冰，并因而避免冰對軸向對稱體上的壓力測量產生影響的電熱器沒有得到充分有效地利用，因為它們加熱支柱，而在支柱上并沒有設置測壓孔。這導致顯著增加重量和電功率消耗量。本專利技術的目的是克服上面列舉的缺點。在技術上的成果包括下列各項-減少PST支柱和軸向對稱體的氣動阻力；-減少防冰系統加熱所需要的功率；-簡化設計；-減小軸向對稱體的總尺寸；以及-減輕設計重量。這些技術成果的獲得是借助于，將皮托靜壓管，它包括三組用于確定總壓、靜壓和迎角的孔、一個軸向對稱體和一個支柱用于連接設在它們之間的空氣通道以及防冰系統電熱元件，在結構上設計為，將測量靜壓用的孔布置在支柱上游的板上。將確定迎角的孔設在支柱上是有利的。這些孔在該支柱上設在其前緣與其最大厚度部位之間。因此，這些孔被設在一個X=0…Xc的區域內，其中Xc是最大厚度位置。Xc由下列方程確定C(Xc)≥C(X≠Xc)式中C(X)是在距型面前緣的距離X處的型面厚度。為了更多地減少皮托靜管殼體的氣動阻力，軸向對稱體的尾本文檔來自技高網...

【技術保護點】
皮托靜壓管，包括三組用于確定總壓、靜壓和迎角的孔，一個軸向對稱體和一個用于連接到設在它們之間的氣動通道以及電熱元件的支柱，其特征為：測量靜壓的孔設在上述支柱上游的板上。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：YS沃茲戴夫，HG克勒，MA戈洛夫金，VA戈洛夫金，AK潘克拉托夫，AA葉夫列莫夫，
申請(專利權)人：NE朱可夫斯基教授中央航空流體力學學院，日出航空附件公司，北方微電子精密儀器股份公司，
類型：發明
國別省市：RU[俄羅斯]